क्रिस्टल कैपेसिटर को श्रृंखला में क्यों माना जाता है?

Question

मैं एक MCU की clocking के लिए एक क्रिस्टल और संधारित्र लेने के लिए कोशिश कर रहा हूँ, और, मैं क्या समझ लिया है, मेरे क्रिस्टल 30pF (उस में निर्दिष्ट का भार समाई की जरूरत है डेटापत्रक ठीक से काम करने के लिए)। जिस तरह से मैंने यह किया है वह होगा:

^{इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध}

हालांकि, हर कोई मुझसे कह रहा है कि मुझे यह करना चाहिए:

^{इस सर्किट का अनुकरण करें}

क्योंकि कैपेसिटर किसी भी तरह, श्रृंखला में हैं। यह मेरे लिए शून्य अर्थ देता है: मैं एक और संधारित्र का उपयोग कर रहा हूं, और दाहिने हिस्से में संधारित्र इन्वर्टर के कम-प्रतिबाधा उत्पादन के बगल में है, इसलिए मैं इसे श्रृंखला में नहीं देखता हूं। इसके अलावा, मेरे डिजाइन एक कम संधारित्र का उपयोग करता है। मुझे किसकी याद आ रही है?

Answer 1

भार समाई के दो पहलू हैं। क्रिस्टल जो देखता है वह क्रिस्टल के दो सिरों के बीच समाई है। आमतौर पर थरथरानवाला सर्किट को क्रिस्टल और जमीन के एक छोर के बीच कुछ समाई की आवश्यकता होगी, लेकिन यह क्रिस्टल के लिए कम महत्व का है।

यदि क्रिस्टल के दो छोर सही एंटी-फेज फैशन में ऊपर और नीचे चल रहे थे, और दो भार कैपेसिटर का आकार एम्पलीट्यूड के व्युत्क्रमानुपाती के अनुसार था, तो एक संधारित्र से जमीन में बहने वाला प्रवाह जमीन से जमीन में बहने वाले वर्तमान प्रवाह से ठीक मेल खाता होगा अन्य संधारित्र, जैसे कि यदि कोई डिस्कनेक्ट किया गया है लेकिन एक दूसरे से जुड़े कैपेसिटर को छोड़ दिया जाता है, तो सर्किट ऑपरेशन अप्रभावित रहेगा। उस स्थिति में यह स्पष्ट होगा कि समाई की श्रृंखला का मूल्य क्यों मायने रखेगा, क्योंकि केवल समाई में दो संधारित्र होंगे, श्रृंखला में।

व्यवहार में क्रिस्टल के दोनों सिरों को 180 डिग्री से अलग नहीं किया जाता है, और कैपेसिटर आयाम अनुपात से मेल खाने के लिए आकार में नहीं होते हैं, इसलिए कैप में थोड़ा सा जमीन का प्रवाह होता है, लेकिन यह आमतौर पर केवल एक छोटा सा हिस्सा होता है कुल कैप वर्तमान, इसलिए प्रमुख व्यवहार अभी भी श्रृंखला में दो कैप का है।

Comments

C2 के माध्यम से जाने वाला करंट आखिर क्यों बढ़ता है? क्या इन्वर्टर इस करंट को सोर्स नहीं कर सकता है?

— फ्रेंकोव्स

@FrancoVS: एक ऑसिलेटर सर्किट में, इन्वर्टर को एक बहुत ही सीमित आउटपुट करंट के लिए डिज़ाइन किया जाएगा; यदि इन्वर्टर इस प्रकार सीमित नहीं थे, तो श्रृंखला में एक रोकनेवाला जोड़ना आवश्यक होगा। उच्च-वर्तमान आउटपुट के साथ एक इन्वर्टर का उपयोग करें और कोई भी अवरोधक समय से पहले क्रिस्टल विफलता का कारण नहीं होगा।

— सुपरकैट

आह, कि श्रृंखला बात बताते हैं। लेकिन क्यों नहीं तो क्रिस्टल भर में एक 30pF टोपी का उपयोग करें?

— FrancoVS

@FrancoVS: यदि ग्राउंड में कोई समाई नहीं होती और इन्वर्टर में इनपुट वोल्टेज की एक सीमा होती है, जिसके कारण आउटपुट न तो स्रोत के बराबर होता है और न ही करंट डूबता है, तो जब भी इनपुट ऐसे वोल्टेज पर होता है तो क्रिस्टल के दोनों सिरे तैरने लगते हैं। एक क्रिस्टल के समानांतर एक कैप लगा सकता है और इसके एक छोर पर दूसरी कैप लगा सकता है, लेकिन सामान्य रूप से कैपेसिटर के एक उचित आकार के जोड़े का उपयोग करना अधिक कुशल होगा।

— सुपरकैट

Answer 2

इस योजनाबद्ध घूमने से पता चलता है कि आप श्रृंखला भर में व्याख्या किए जाने के लिए क्रिस्टल के समाई पर विचार क्यों कर सकते हैं। लोड को XTAL में मापा जाता है और जमीन के सापेक्ष नहीं

^{इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध}

Comments

वास्तव में, लेकिन यह भी निर्भर करता है कि amp कहाँ जुड़ा हुआ है। लेकिन ओपी ने जो पोस्ट किया है वह पियर्स ऑसिलेटर है ; अधिक विस्तृत गणना पी पर पाए जाते हैं । 3 यहाँ , लेकिन यह आप की तरह कहा जा सकता है।

— फिज़ा

Answer 3

यह सच है कि आप प्राचीन एपनोट / डेटशीट में पा सकते हैं कि बोग मानक पियर्स थरथरानवाला डिजाइन समान कैपेसिटर का उपयोग करता है:

लेकिन यह वास्तव में एकमात्र ऐसी चीज नहीं है जो संभवतः काम कर सकती है , हालांकि मैं देख रहा हूं कि दाएं टोपी के बजाय बाईं ओर एक छोड़ दिया गया है:

आप यह नहीं कह रहे हैं कि आप किस आवृत्ति को लक्षित कर रहे हैं ... या आपके द्वारा उपयोग किए जा रहे amp / चिप क्या हैं। अगर आप कुछ कुकबुक सिफारिशों का पालन करने के बजाय अपने खुद के डिजाइन करना चाहते हैं, तो यह सब मायने रखता है ।

यहां तक कि बहुत सरल डिजाइन का इस्तेमाल किया amp की बहुत कम इनपुट और आउटपुट capacitances पर विचार करने की जरूरत दृष्टिकोण:

यदि आप केवल xtal के एक तरफ एक बड़ी टोपी लगाते हैं, लेकिन दूसरी तरफ आपके पास अपने amp के इनपुट (या आउटपुट) कैपेसिटेंस की केवल एक बहुत छोटी कैप है, तो कुल (श्रृंखला) समाई क्या होगी? यह संभवतया अप्रत्याशित और छोटे कैपेसिटेंस के वर्चस्व वाला होगा।

छोटे कैपेसिटेंस को देखने से ऑक्सलेट को अलग करना इसकी स्थिरता में सुधार करने का एक तरीका है (हालांकि यह बाद की योजना शायद ही कभी इस्तेमाल की जाती है, जहां तक ​​मुझे पता है)।

और पहली बार वापस आने पर:

थरथरानवाला डिजाइन सबसे अच्छा एक अपूर्ण कला है। सैद्धांतिक और प्रायोगिक डिजाइन तकनीकों के संयोजन का उपयोग किया जाना चाहिए।

तो अपना [पहले एक सिम में अधिमानतः] और फिर असली बोर्ड पर देखें और देखें कि क्या यह उस टोपी को बचाने की कोशिश कर रहा है।

और amp / ड्राइवर विशेषताओं के मामले के बाद से, एक एसटी अपॉइंटमेंट से इस सलाह को भी ध्यान दें :

कई क्रिस्टल निर्माता अनुरोध पर माइक्रोकंट्रोलर / क्रिस्टल पेयरिंग संगतता की जांच कर सकते हैं। यदि युग्मन को वैध माना जाता है, तो वे अनुशंसित CL1 और CL2 मानों के साथ-साथ थरथरानवाला नकारात्मक माप माप सहित एक रिपोर्ट प्रदान कर सकते हैं।

अंत में, इन कैप्स के बीच असंतुलन को कभी-कभी थरथरानवाला के आउटपुट वोल्टेज को बढ़ाने के लिए उद्देश्य से पेश किया जाता है (इसके लिए आपको बाएं एक को छोटा करने की आवश्यकता होती है), लेकिन इससे ऑक्सलेट पर बिजली अपव्यय भी बढ़ जाता है:

Answer 4

मैं क्रिस्टल कैपेसिटर को श्रृंखला में जुड़ा होने के संबंध में उपयोगी नहीं मानता। वे दोनों समान कार्य करते हैं लेकिन सर्किट के विभिन्न भागों में कार्य करते हैं। पहला संधारित्र (और सबसे महत्वपूर्ण एक) इन्वर्टर के इनपुट पर वापस फीड पर है:

ऊपर की तस्वीर का बायां हिस्सा एक 10p मेगाहर्ट्ज क्रिस्टल के बराबर सर्किट के साथ 20pF कैपेसिटर (C3) को जमीन पर दिखाता है। V1 ड्राइविंग स्रोत है और दाईं ओर मैंने आवृत्ति और चरण प्रतिक्रिया दी है। ध्यान दें कि आर 2 का प्रेसेंस (जिसे मैं आगे समझाऊंगा)।

सिर्फ 10MHz से अधिक सर्किट का चरण कोण लगभग 180 डिग्री है और यह महत्वपूर्ण है क्योंकि क्रिस्टल को इन्वर्टर द्वारा संचालित किया जा रहा है। पलटनेवाला 180 डिग्री चरण शिफ्ट (उर्फ उलटा) का उत्पादन करता है और क्रिस्टल और इसके बाहरी कैपेसिटर एक और 180 डिग्री का उत्पादन करते हैं इसलिए 360 डिग्री और सकारात्मक प्रतिक्रिया होती है।

इसके अलावा दोलन को प्राप्त करने के लिए लाभ अधिक से अधिक होना चाहिए। ऊपर चित्र को साभार, बहुत कम 10 मेगाहर्ट्ज पर सर्किट लाभ उत्पन्न करता है अर्थात एच (एस) 1 से अधिक है और यदि नेटवर्क 180 डिग्री चरण पारी का उत्पादन किया था तो दोलन होगा। ।

क्रिस्टल के ड्राइविंग पक्ष पर अतिरिक्त संधारित्र क्यों जोड़ें?

यह न केवल क्रिस्टल को बहुत कठिन होने से रोकता है, बल्कि चरण शिफ्ट के कुछ अतिरिक्त डिग्री का उत्पादन करता है और सर्किट को दोलन करने की अनुमति देता है। 100 ओम रोकनेवाला लेबल R2 को नोटिस करें - यह क्रिस्टल में वर्तमान को सीमित करता है लेकिन, इस बिंदु पर जमीन पर अतिरिक्त संधारित्र आवश्यक चरण बदलाव जोड़ देगा।

बहुत सारे क्रिस्टल ऑसिलेटर सर्किट इस श्रृंखला अवरोधक को नहीं दिखाते हैं क्योंकि यह इन्वर्टर के गैर-शून्य आउटपुट प्रतिबाधा का उपयोग करता है। यदि आपके पास अपेक्षाकृत शक्तिशाली इन्वर्टर था (कई दसियों मा को चलाने में सक्षम) तो एक अवरोधक की आवश्यकता है और इसके बारे में सोचें - जो एक श्रृंखला रोकनेवाला पर विचार किए बिना एक पलटनेवाला के कच्चे आउटपुट पर 20pF छड़ी करने जा रहा है?

संबंधित प्रश्न: एक थरथरानवाला डिजाइनिंग

Comments

क्रिस्टल डेटशीट एक "लोड कैपेसिटेंस" क्यों निर्दिष्ट करते हैं, जो आपके अनुसार, वास्तविक लोड कैपेसिटेंस का केवल आधा है? इसके अलावा, C2 (मेरी ड्राइंग में) इन्वर्टर की श्रृंखला प्रतिरोध पर निर्भर नहीं होगा?

— फ्रेंकोवीएस

@FrancoVS मैं यह नहीं कह रहा हूँ - मेरा दावा है कि लोड कैपेसिटेंस वही है जो आपके पहले आरेख (C1) में दिखाई देता है। C2 इन्वर्टर के इंटर्नल पर कुछ हद तक निर्भर है, लेकिन मैं यह नहीं देखता कि यह कैसे xtal लोड होने से संबंधित है।

— एंडी उर्फ

मेरी बात यह है कि मेरे द्वारा पढ़ा गया अधिकांश ट्यूटोरियल मुझे बता रहे हैं कि C1 और C2 को निर्दिष्ट करने का एक अच्छा तरीका यह है कि वे समान हैं, और मुझे उन्हें ऐसे निर्दिष्ट करना चाहिए कि उनकी श्रृंखला कैपेसिटेंस क्रिस्टल पर "लोड कैपेसिटेंस" मान के बराबर हो डेटाशीट (बोर्ड की समाई की अनदेखी)। अगर मैं सही ढंग से समझता हूं कि आप क्या कह रहे हैं, तो यह गलत है: C1 लोड कैपेसिटर है (इसलिए, मैं 30pF की अपेक्षा क्रिस्टल के लिए 60pF पेश कर रहा हूं), और C2 क्रिस्टल पर बिल्कुल भी निर्भर नहीं करता है: इसे तदनुसार निर्दिष्ट किया जाना चाहिए इन्वर्टर के लिए।

— फ्रेंको वीवीएस

@FrancoVS मैं ठीक-ठीक यह कहता हूँ कि आप क्या कहते हैं और ऐसा लगता है कि xtals के सभी सामान्य ट्यूटोरियल कैपेसिटेंस को दोनों ओर और समान रूप से विभाजित करते हैं। खैर, जहां तक ​​मेरा विश्लेषण जाता है, xtal का संचालित अंत है, कुछ मुट्ठी भर ओम या दसियों ओम। मान लीजिए 50 ओम अधिकतम। अब बफर के इनपुट पक्ष पर एक 22pF के प्रतिबाधा को देखें। एट (कहना) 10MHz प्रतिबाधा 723 ओम है। यह मुझे क्या बताता है कि xtal पर लोड 50 ओम के साथ श्रृंखला में 22pF है। एक और 22pF को आउटपुट पर डालना सिर्फ 50 ओम को थोड़ा सा हिलाता है।

— एंडी उर्फ

बेशक यह सब मानता है कि निर्माता की डेटा शीट द्वारा आपूर्ति किए गए xtal के बराबर सर्किट ऑपरेटिंग आवृत्ति के आसपास सटीक है। मेरे अनुभव में कुछ भी नहीं है कि मुझे विश्वास है कि पलटनेवाला उत्पादन पर टोपी नाजुक छोटे xtal पर "आसान" बनाने के लिए आउटपुट तरंग को आकार देने के अलावा कुछ और के लिए है।

— एंडी उर्फ